Способ приготовления топливовоздушной смеси для двигателя внутреннего сгорания

 

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: топливовоздушную смесь приготовляют путем пропуска жидкого топлива через пористый элемент и испарения топлива во всасываемый двигателем воздух. Топливо перед испарением разделяют на отдельные микроструйки при помощи несообщающихся пор в элементе, которым разграничивают топливо и воздух. Для повышения точности регулирования состава смеси изменяют площадь поверхности контакта пористого элемента с топливом или с топливом и воздухом. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способам приготовления топливовоздушной смеси с помощью карбюратора и может быть использовано преимущественно в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) и искровым зажиганием.

Наиболее близким к предлагаемому является способ приготовления топливовоздушной смеси для ДВС путем пропуска жидкого топлива через пористый элемент и испарения топлива во всасываемый двигателем воздух.

В известном способе изменяют площадь контакта пористого элемента с воздухом.

Основной недостаток невысокая производительность смесеобразования.

Целью изобретения является повышение производительности приготовления однородной паровоздушной смеси при использовании многокомпонентного топлива типа автобензина, а также повышение точности регулирования состава смеси.

Для этого в известном способе приготовления топливовоздушной смеси для ДВС путем пропуска жидкого топлива через пористый элемент и испарения топлива во всасываемый двигателем воздух топливо перед испарением разделяют на отдельные микроструйки при помощи несообщающихся пор в пористом элементе, которым разграничивают топливо и воздух изменяют площадь поверхности контакта пористого элемента с топливом.

Пористый элемент, пронизанный множеством постоянно заполненных топливом капилляров, по своим испарительным свойствам подобен свободной поверхности топлива. При максимальной плотности расположения капилляров (когда толщина разделяющих их стенок минимальна) суммарная площадь сечений капилляров близка к площади соответствующей поверхности топлива. Но площадь выпуклой или вогнутой поверхности жидкости в капилляре (с которой происходит испарение) значительно превышает площадь сечения капилляра. Кроме того, при интенсивном испарении уровень жидкости в капилляре снижается и обнажившиеся при этом стенки капилляра дополнительно увеличивают поверхность испарения. Таким образом, поверхность испарения пористой перегородки (даже если она плоская) может быть существенно больше соответствующей поверхности свободной жидкости.

Как известно, интенсивность испарения увеличивается при возрастании скорости воздуха. Так как пористая защищает поверхность топлива от прямого воздействия воздуха, скорость последнего может быть увеличена до необходимой величины без риска захвата крупных капель, т. е. без снижения качества смеси. Активное воздействие воздуха на пористую перегородку приводит к тому, что кроме пара из капилляров будут выхватываться капли жидкости. Размеры этих капель весьма малы, так как лимитируются величиной сечения капилляров, поэтому капли будут успевать полностью испаряться. Фактически при соответствующей скорости и направлении воздуха будет происходить распыливание топлива из множества микрораспыливателей, каковыми станут капилляры. Благодаря этому явлению станет возможно практически равномерно вводить в воздух смесь фракций топлива, отличающихся друг от друга температурой выкипания и плотностью, т. е. обычный автобензин.

В предлагаемом способе изменяют площадь поверхности контакта пористой перегородки с воздухом или топливом или с тем и другим одновременно. Оперативное изменение поверхности испарения и/или поверхности смачивания топливом позволяет в широких пределах изменять степень обогащения смеси в зависимости от режима работы двигателя.

Для регулирования подачи топлива к поверхности испарения в способе изменяют разность давлений по обе стороны пористой перегородки. Увеличение скорости воздуха снижает давление над поверхностью испарения и улучшает испарение и благодаря возникающему перепаду давления интенсифицирует поступление топлива по капиллярам к поверхности испарения. Такой же эффект дает увеличение давления жидкого топлива при постоянном давлении со стороны движущегося воздуха.

Для поддержания оптимальной интенсивности испарения пористую перегородку подогревают, например, периодически, поддерживая ее температуру в заданных пределах. Испарение требует затрат тепла, поэтому перегородка охлаждается. Это снижает интенсивность испарения и темп поступления топлива сквозь перегородку. С увеличением скорости воздуха охлаждение станет столь значительным, что перегородка за счет атмосферной или растворенной влаги обледенеет. Поэтому пористую перегородку подогревают, причем так, чтобы независимо от расхода воздуха ее температура была наиболее подходящей для испарения топлива данного фракционного состава.

На фиг. 1 показан вариант конструкции с плоским пористым элементом перегородкой для реализации способа; на фиг. 2 обычный карбюратор с падающим потоком и кольцевой пористой перегородкой, поверхность испарения которой регулируется изменением площадки контакта перегородки с топливом; на фиг. 3 то же, но поверхность испарения регулируется подвижным экраном, отделяющим перегородку от воздуха.

Воздух, всасываемый двигателем из атмосферы, во время впуска подают в испарительную камеру карбюратора и пропускают над поверхностью пористой перегородки, которой разделяют топливо и воздух. Воздействуя на топливо в капиллярах перегородки, движущийся воздух усиливает испарение за счет удаления паров топлива и снижения давления над ним и образует паровоздушную смесь необходимого состава. Для регулировки состава смеси изменяют площадь поверхности контакта пористой перегородки с воздухом или топливом, или одновременно. Кроме того, изменяют разницу давлений по обе стороны перегородки. Последнюю подогревают, поддерживая ее температуру в заданных пределах, в соответствии с применяемым топливом.

Устройство, реализующее данный способ, состоит из замкнутого корпуса 1, разделенного на сообщающиеся между собой топливную и испарительную камеры с бензином 2, уровень которого поддерживает поплавок 3 с клапаном 4, запирающим выход трубки 5 подачи бензина. Топливная камера сообщается с атмосферой отверстием 6. В испарительной камере установлен пористый элемент (пористая перегородка) 7, соприкасающийся с жидким топливом (бензином). Трубой 8 пространство 9 над элементом 7 сообщено с атмосферой, а всасывающей трубой 10 с дроссельной заслонкой 11 с цилиндрами двигателя. В более компактном варианте конструкции с кольцевым элементом, показанным на фиг. 2, регулирование поверхности испарения осуществляют изменением уровня бензина в испарительной камере. В аналогичной конструкции на фиг. 3 регулируют площадь контакта поверхности элемента 7 с воздухом, для чего в кольцевой элемент 7 соосно, с небольшим зазором введен трубчатый экран 12, удерживаемый нитью 13, переброшенной через блок 14, установленный на оси, связанной с дроссельной заслонкой.

Устройство используют в основном как и обычный карбюратор. Расход воздуха регулируют дроссельной заслонкой, а скорость вблизи пористого элемента 7 увеличивают известными методами, обеспечивая необходимую интенсивность испарения. В соответствии с изменением расхода воздуха его скорость относительно элемента изменяется, автоматически изменяя и количество паров, отдаваемых элементом. Для корректировки соотношения топлива и воздуха в соответствии с режимами работы двигателя известными методами регулируют площадь контакта топлива с элементом 7, изменяя перепад давления по обе стороны последнего, и его площадь, обдуваемую воздухом. При этом с увеличением расхода воздуха через карбюратор при открытии дроссельной заслонки будет происходить, например, опускание экрана 12 и соответствующее уменьшение поверхности испарения для необходимого обеднения смеси на средних режимах работы двигателя.

Элемент 7 имеет пористую структуру, образованную множеством капилляров. Толщина элемента 7 должна быть минимальна при обеспечении достаточной жесткости и прочности. Капилляры располагаются преимущественно перпендикулярно поверхности элемента 7, т. е. образуют несообщающиеся поры. Сечение капилляра должно быть максимально возможным при условии полного испарения наибольших образуемых им капель. Материал элемента 7 должен выдерживать температуру до 100-150^оС и быть электропроводным. Последнее позволит поддерживать необходимую температуру элемента 7 пропусканием электрического тока.

Изобретение повышает производительность и качество приготовления паровоздушной смеси необходимого состава при использовании многокомпонентного топлива и может быть реализовано более простым и компактным карбюратором.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ТОПЛИВОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ путем пропуска жидкого топлива через пористый элемент и испарения топлива во всасываемый двигателем воздух, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, топливо перед испарением разделяют на отдельные микроструйки при помощи несообщающихся пор в пористом элементе, которым разграничивают топливо и воздух.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования состава смеси, изменяют площадь поверхности контакта пористого элемента с топливом или с топливом и воздухом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3